Кисень є учасником багатьох процесів в організмі, необхідних для підтримки життєдіяльності. Однак його активні форми можуть заподіювати шкоду. Що таке окислення ліпідів в організмі і в чому його особливості?
енергетична функція
Жирові клітини є найбільш енергоємними, що відрізняє їх від білків і вуглеводів. В процесі їх окислення утворюється енергія, яка запасається у вигляді АТФ. Основні функції ліпідів - пластична і енергетична. Вони є структурним елементом клітин, без яких організму б не існувало. Ліпіди накопичуються в жирових депо, тим самим створюючи джерела енергозабезпечення функцій організму.
перекисне окислення
Активні форми кисню утворюються в більшості клітин організму, завдяки поетапного приєднання електронів. Основний продукт таких реакцій - це вода, але при цьому перетворенні побічно виділяються і хімічно активні речовини. Процес відбувається не тільки в ліпідах, зачіпаються і молекули білків.
роль окислення
Участь активних форм кисню найчастіше веде до неприємних наслідків в організмі - руйнування клітин. Особливо важливий процес окислення ліпідів мембрани, в ній формуються дефекти. Таким чином, клітинна мембрана перестає виконувати свої захисні функції, і клітина гине.
Найбільш активним є гідроксильний радикал. Він надає більш виражений вплив на органічні компоненти клітин. Він здатний віднімати електрон у молекул, в результаті чого запускається ланцюг реакцій окислення. Для захисту в організмі є система придушення окислення, яка допомагає зберегти цілісність в клітці.
Перекисне окислення заподіює не тільки шкоду. У цього процесу є і корисні функції. Без активних форм неможливо уявити фагоцитоз, в результаті якого гинуть чужорідні для організму речовини. Після захоплення патогенного агента лейкоцитів його слід знищити, за що і відповідає кисень. Крім того, процеси окислення допомагають руйнувати і видаляти з організму пошкоджені клітини, впливаючи на їх мембрани і ДНК.
Перекисне окислення ліпідів протікає в організмі завжди і зачіпає не тільки ліпіди, а й інші сполуки. Цей процес важливий і для руйнування білків. Вільнорадикальне окислення викликає пошкодження деяких амінокислот. Його активація призводить до зміни структури, між ними з'являються ковалентні зв'язки - «зшивання», що сприяє підвищенню функції протеолітичних ферментів - це з'єднання, що беруть участь в руйнуванні пошкоджених білків.
Ліпіди найбільш схильні до окислення, так як мають специфічну структуру. Вони мають CH2-групу, через яку розташовані подвійні зв'язки. Від цієї групи активні форми здатні віднімати електрон.
Далі, ланцюг розвивається за рахунок приєднання кисню, в результаті чого формується пероксид ліпіду. При подальших перетвореннях утворюються кінцеві продукти. Ланцюг може обриватися після утворення зв'язку з антиоксидантом. Такі стадії процесу.
Особливості
Активні форми кисню руйнівно впливають на структури білків, генетичного матеріалу (ДНК), а також компонентів мембрани. У мембранах процес пошкодження запускається в такий спосіб. Клітини обмежені від навколишнього середовища подвійним шаром ліпідів. Їх молекули містять гідрофобну і гідрофільну частини. Зовнішня частина представлена гідрофобними структурами, які перешкоджаю транспорту ряду речовин.
В процесі окислення в цьому шарі утворюються гідрофільні зони - це пов'язано з утворенням гідропероксидів. Через ці ділянки спокійно проходить вода, а також іони кальцію і натрію, чого в нормі відбуватися не повинно. Вони повинні транспортуватися лише при участі спеціальних систем. Після окислення вони активно проникають через зони пошкодження, в результаті чого клітина набухає, її органели пошкоджуються і вона стає нежиттєздатною.
У нормі такі процеси в організмі підтримують баланс, руйнуючи дефектні клітини. Однак деякі захворювання супроводжуються надмірною активацією вільнорадикального окислення. Наприклад, при хворобі Паркінсона активується руйнування нервових клітин, розташованих в стовбурі мозку. При м'язової дистрофії активується окислення білків.
Реакція окислення активізується і в зоні ішемії, а потім реваскуляризації (відновленні судин). Це відбувається, коли кровотік на час порушується, а потім знову відновлюється, наприклад, при спазмі або оклюзії просвіту судини. Ситуацію можна детально розглянути на прикладі тромбозу коронарної артерії.
У момент перекриття судини тромбом кров перестає постачати міокард киснем і живильними речовинами - виникає ішемія.
Біохімія з'ясувала, що перекисне окислення ліпідів протікає не тільки в організмі. Його вплив можна оцінити, звернувши увагу на зміну властивостей продуктів харчування. Неправильне зберігання веде до прогорканию жирів, потемніння масел, зміна запаху і смаку молочних продуктів - все це відбувається через окислення. Ця реакція призводить до зміни початкових властивостей речовин.
Процеси окислення не повинні бути надто інтенсивними, їх активація може привести до згубних наслідків. Надмірного виділення вільних радикалів перешкоджає особлива захисна система - саме вона підтримує баланс в організмі, перешкоджаючи руйнуванню здорових клітин. Від якого з'єднання слід чекати захисту?
Важливу роль відіграють ферменти, які перетворюють активні форми кисню в нешкідливі з'єднання. Серед таких ферментів можна виділити каталазу, супероксиддисмутазу і глутатіонпероксидази. Найбільша активність цих ферментів спостерігається в печінці та нирках.
Вітамін E відноситься до природних антиоксидантів. Це липофильная молекула, основна функція якої - придушувати вільні радикали. Цей процес проходить в гідрофобному шарі клітинної мембрани. Альфа-токоферол активніший, ніж бета. Механізм його дії полягає в віддачі атома водню вільному радикалу, що зупиняє пероксидне окислення ліпідів. Антиоксиданти викликають зниження функції активних форм.
Вітамін C також відноситься до групи антиоксидантів, підтримуючи захист клітин двома механізмами. Це з'єднання здатне відновлювати вітамін E, що підсилює властивості останнього. Крім того, він здатний самостійно инактивировать водорозчинні форми кисню, за рахунок того, що є найсильнішим відновником.
Бета-каротин також здатний блокувати перекисне окислення ліпідів. Таке з'єднання є попередником вітаміну A. Активація перекисного окислення стає неможливою, завдяки дії цього з'єднання.
висновок
Перекисне окислення ліпідів має як позитивні, так і негативні аспекти. Цей процес необхідний для організму, так як він захищає від дії чужорідних агентів, а також допомагає знищувати пошкоджені клітини, які вже не здатні виконувати свої функції. Однак вільнорадикальне окислення може протікати дуже інтенсивно - тоді уражаються здорові клітини, порушується їх функція, і вони гинуть.
Багато захворювань пов'язані з активацією перекисного окислення. Захист від надлишкового дії активних форм допомагає зберігати баланс в організмі. Надмірне зниження інтенсивності окислення також небажано, так як порушаться процеси фагоцитозу та видалення небажаних клітин - важливо підтримувати рівновагу.
Почитати ще по темі:
